[发明专利]一种带深冷的二氧化碳余热发电储能系统

说明书

一种带深冷的二氧化碳余热发电储能系统包括二氧化碳储液罐、二氧化碳储气装置、储能组件、释能组件、深冷组件、高压液泵以及第一节流装置；所述高压液泵安装在二氧化碳储液罐的出口；所述储能组件包括至少两组压缩机和与压缩机一一对应的冷却器；所述释能组件包括至少两组膨胀机和与膨胀机一一对应的加热器；所述深冷换热组件包括深冷换热器和第二节流装置；在储能时，经过多次压缩使二氧化碳增压，并使增压后的二氧化碳冷凝，转变为液态，压缩时产生的部分能量通过外部冷源直接被散到环境中。待释能时，二氧化碳蒸发，转变为气态，此过程中，利用工业或者电力余热给二氧化碳提供热源，使二氧化碳蒸发，在膨胀机内膨胀并对外做功，该部分利用的高品质的余热，能够极大的提高发电效率。

技术领域

本发明涉及二氧化碳储能技术领域，具体涉及一种带深冷的二氧化碳余热发电储能系统。

背景技术

随着节能减排得到越来越多国家重视，储能技术作为一种平滑可再生能源波动、实现传统电力系统调峰调频、提升可再生能源并网灵活性的重要手段，得到了快速的发展。目前，传统的储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能和电化学储能，其中抽水蓄能技术依赖特定的地质条件，需要足够水源；压缩空气储能，储能效率低，能量密度低；电化学储能等存在规模等级等局限。

二氧化碳由于其临界压力相对适中(7.38MPa，31℃)，稳定性好，存量丰富；在超临界状态下与普通惰性气体相比具有密度大的优势，可以有效减小动力循环中设备的尺寸；二氧化碳具有较好的稳定性和物理性质，在一定的温度范围内表现出惰性气体的性质，以及其无毒、储量丰富、天然存在等特性，将其应用在储能领域极具前景。

综上，亟需一种新的二氧化碳余热发电储能及其应用。

发明内容

因此，本发明提供一种带深冷的二氧化碳余热发电储能系统，以解决上述存在的一个或多个技术问题，本发明能够充分利用现有余热资源，实现最优配合，实现多级能量存储与释放，灵活地进行移峰填谷。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种带深冷的二氧化碳余热发电储能系统，包括二氧化碳储液罐、二氧化碳储气装置、储能组件、释能组件、深冷组件、高压液泵以及第一节流装置；所述高压液泵安装在二氧化碳储液罐的出口；所述储能组件包括至少两组压缩机和与压缩机一一对应的冷却器；所述释能组件包括至少两组膨胀机和与膨胀机一一对应的加热器；所述深冷换热组件包括深冷换热器和第二节流装置；

所述储能组件的每组压缩机的出口安装有对应的冷却器，组成压缩冷却组合；所述首端压缩冷却组合的压缩机进口与二氧化碳储气装置连通，首端压缩冷却组合的冷却器与下一组压缩冷却组合的压缩机进口连通，一直这样连接下去，直至末端压缩冷却组合的冷却器出口与深冷换热器进口连通，深冷换热器的出口与二氧化碳储液罐连通，通过以上连通完成了热量存储；这样，储能过程中通过电动机驱动多级压缩机来逐级压缩二氧化碳，并在每级压缩后进行逐级降温，使二氧化碳逐渐增压降温液化后储存在二氧化碳储液罐；

所述释能组件的每组加热器安装在对应膨胀机的进口，这样组成加热膨胀组，首端加热膨胀组的加热器进口与高压液泵出口连通；首端加热膨胀组的膨胀机出口与下一组加热膨胀组的加热器进口连通，这样首尾相接，一直到末端加热膨胀组的膨胀机的出口与二氧化碳储气装置连通，通过以上连通完成了热量释放；这样释能过程中采用多级膨胀机膨胀对外做功，实现能量输出，带动发电机进行发电；

所述深冷换热组件的深冷换热器的B口与二氧化碳储液罐进口连通；所述第二节流装置安装在二氧化碳储液罐的出口与深冷换热器的C口之间；所述深冷换热器的D口与末端压缩冷却组合的压缩机的进口连通；这样经第二冷却器的CD通道冷却的二氧化碳进入深冷换热器的AB通道，同时二氧化碳储液罐中冷的液态二氧化碳经节流后进入深冷换热器的CD通道，二者进行热交换，二氧化碳进入深冷换热器的AB通道的二氧化碳再次冷却，最后经深冷换热器的B口进入二氧化碳储液罐，与此同时深冷换热器的CD通道的二氧化碳吸热后经末端压缩冷却组合的压缩机的进口进入末端压缩冷却组合的压缩机，进行热量存储循环。

进一步地，所述第一节流装置安装在所述首端压缩冷却组合的冷却器出口。